刀柄的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及安装在由主轴头所支承的主轴的端部上的刀柄。刀柄将保持着刀具的刀具保持体安装于止转板，而不是安装于刀具安装体。刀柄能够将不同种类的刀具安装于同一刀具安装体，从而减少了零件数量。
【专利说明】刀柄
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及安装于由主轴头所支承的主轴的端部上的刀柄。
【背景技术】
[0002]机床包括:主轴，能够将刀具安装于该主轴上；主轴马达，其用于使主轴旋转；主轴头，其以主轴能够旋转的方式保持该主轴；加工工作台，其用于支承工件且能绕上下轴旋转；以及刀库，其具有多个用于把持刀具的刀具把持部。机床依次更换安装于主轴上的刀具而进行各种加工。刀具借助刀具安装体安装于主轴。主轴具有在端部开口的刀具安装孔。刀具安装体具有嵌合部，通过将该嵌合部嵌入到刀具安装孔中而将刀具安装体安装于主轴。
[0003]刀具有与主轴一同旋转的旋转刀具和固定于主轴头上的非旋转刀具(车削刀具)。主轴上安装的是旋转刀具时，固定于加工工作台上的工件不绕上下方向的轴旋转，旋转刀具与主轴一同旋转来进行切削。主轴上安装的是车削刀具时，主轴不旋转，工件与加工工作台一同旋转，用车削刀具来进行车削加工。
[0004]加工中的车削刀具随着压靠于工件上而受到各个方向的力，有时车削刀具会产生微小的移动。日本特许公开2012 - 213826号公报的机床在刀具安装体的端部的外侧嵌套有止转板，止转板具有两个卡合孔，主轴头下表面具有能与该卡合孔卡合的卡合突起。止转板在大致中央部具有供刀具安装体的端部嵌合的端部嵌合孔，在端部嵌合孔的外侧具有多个供螺栓贯穿的螺栓通孔。刀具安装体在其与止转板抵接的抵接面上具有与螺栓通孔对应的螺纹孔。在将上述端部嵌合于端部嵌合孔中的状态下，将螺栓自止转板的下侧贯穿于螺栓通孔中，使螺栓的头部卡定于止转板的下表面并将螺栓旋入螺纹孔中，从而将止转板装配于刀具安装体。刀具安装体在下部具有供刀具的端部嵌合的刀具嵌合孔。刀具嵌合孔是在刀具安装体的端面开口的截面呈圆形的孔。刀具具有圆杆状的端部，将该端部嵌合于刀具嵌合孔中并进行固定。根据需要，在刀具嵌合孔的内侧使用套管(sleeve)将刀具嵌于刀具嵌合孔中。通常，车削刀具是端部截面呈方形的方车刀。方车刀主要用于工件的外径加工。供方车刀装配的刀具安装体需要将其刀具嵌合孔的截面做成方形。因此，方车刀和其他的刀具要使用不同的刀具安装体。在向具有截面呈圆形的刀具嵌合孔的刀具安装体装配方车刀时，要借助附件将方车刀固定于刀具安装体。附件具有能够嵌合于刀具嵌合孔中的截面呈圆形的嵌合部。通过将车削刀具固定于附件，再将嵌合部嵌入到刀具嵌合孔中而将车削刀具固定于刀具安装体。在向上述公报的设有止转板的刀具安装体安装方车刀时，如上所述，螺栓的头部在止转板的下表面突出出来，在附件的刀具安装体侧的表面与刀具安装体的端部之间会产生间隙，因此，存在附件相对于刀具安装体的固定不稳定的问题。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种刀柄，其能够将不同种类的刀具安装于同一刀具安装体上，并能减少零件数量，降低零件管理成本，使用者无需变更刀具安装体而仅更换刀具即可，因此使用方便，并且使用配件时的固定稳定。
[0006]技术方案I的刀柄用于机床，该机床借助刀具安装体将刀具安装于由机床的主轴头所支承的主轴的下端部，该刀具安装体的下端部嵌合于具有嵌合孔的止转板的该嵌合孔中，在将该止转板以相对于上述主轴头不能旋转的方式卡定于上述主轴头的状态下利用上述刀具对被加工物进行加工，在该刀柄中，保持上述刀具的刀具保持体以能够自上述止转板卸下的方式安装于上述止转板。
[0007]保持着刀具的刀具保持体安装于止转板，而不是安装于刀具安装体。因此，操作者通过改变由刀具保持体所保持的刀具，能够进行各种加工。由于不用变更刀具安装体，因此，能减少零件数量，降低零件的管理成本。
[0008]在技术方案2的刀柄中，上述止转板具有一个或多个沉孔，该沉孔具有供螺栓的头部卡定的台阶部以及供上述螺栓的杆部贯穿的螺栓通孔，且该沉孔的深度大于上述螺栓的头部的长度；将上述螺栓贯穿于上述螺栓通孔中而用该螺栓将上述止转板固定于上述刀具安装体。
[0009]由于将螺栓的头部收容于沉孔中，因此，螺栓的头部不会自止转板的一表面突出出来，从而能够以使刀具保持体与止转板的一表面紧密接合的状态将刀具保持体装配于止转板。与以往相比，在刀柄中，不需要将刀具安装体的端部或套管的长度加长与螺栓头部的长度相应的量。
[0010]技术方案3的刀柄的上述刀具保持体具有与上述止转板抵接的抵接面，在该抵接面上具有多个螺纹孔；上述止转板具有与上述螺纹孔相对应的多个第2螺栓通孔；将各第2螺栓贯穿于各第2螺栓通孔中而用该第2螺栓将上述止转板固定于上述抵接面。
[0011]能够容易地将刀具保持体装配于止转板。刀具保持体相对于止转板的固定比以往好。
[0012]技术方案4的上述刀具保持体的上述抵接面的与上述刀具安装体的下端部抵接的部分具有环状的槽部；在上述槽部中嵌有O型密封圈。
[0013]O型密封圈和槽能防止清洗液自止转板和刀具保持体之间泄漏到外部。
[0014]技术方案5的刀柄的上述止转板及上述刀具保持体分别具有供销贯穿的销通孔。
[0015]销和销通孔作为向止转板装配刀具保持体时的定位机构发挥作用，能够容易地进行定位。
[0016]技术方案6的刀柄的上述刀具保持体的上述螺纹孔相对于上述主轴的轴心在周向上等间隔地设置，上述刀具保持体的上述销通孔相对于上述主轴的轴心在周向上等间隔地设置。
[0017]由于在周向上等间隔地设置螺纹孔和销通孔，因此，能够使刀具保持体相对于止转板旋转而将刀具保持体装配于止转板。
[0018]技术方案7的刀柄的上述刀具保持体具有供上述刀具嵌入而对上述刀具进行保持的保持孔。
[0019]刀柄能够仅更换刀具，而无需变更刀具安装体、止转板、刀具保持体，因此，换刀变得容易。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是机床的侧视图。
[0021]图2是刀柄的立体图。
[0022]图3是刀柄的右视图。
[0023]图4是刀柄的主视图。
[0024]图5是图4的V — V剖视图。
[0025]图6是刀柄的俯视图。
[0026]图7是图6的VI1- VII剖视图。
[0027]图8是图6的VIII — VIII剖视图。
[0028]图9是自上侧观察止转板得到的立体图。
[0029]图10是自下侧观察止转板得到的立体图。
[0030]图11是止转板的俯视图。
[0031]图12是止转板的仰视图。
[0032]图13是刀具保持体的立体图。
[0033]图14是刀具保持体的俯视图。
[0034]图15是表示将销的端部嵌合到销嵌合孔中的状态的刀具保持体的立体图。
【具体实施方式】
[0035]以下，基于附图详细说明本实用新型的机床。在以下的说明中，使用图中箭头所示的上下、左右、前后。机床100在基台10的上表面配置有Y方向移动装置(省略图示)，Y方向移动装置以使Y方向移动台11能够沿Y方向移动的方式支承该Y方向移动台11。Y方向移动装置与Y轴马达(省略图示)的输出轴相连结，包括沿前后方向延伸的进给丝杠、与进给丝杠螺纹接合的Y轴螺母以及沿前后方向延伸的导轨。X方向移动装置(省略图示)与Y轴螺母相连接。X方向移动装置与X轴马达(省略图示)的输出轴相连结，包括沿左右方向延伸的进给丝杠、与进给丝杠螺纹接合的X轴螺母以及沿左右方向延伸的导轨。X方向是与Y方向、Z方向正交的方向。X方向移动装置以使立柱12能够沿X方向移动的方式支承该立柱12。在立柱12的前表面设有Z方向移动装置(省略图示)。Z方向移动装置在前侧以使主轴头3能够沿Z方向移动的方式支承该主轴头3。Z方向移动装置与Z轴马达(省略图示)的输出轴相连结，包括沿上下方向延伸的进给丝杠、与进给丝杠螺纹接合的Z轴螺母、在立柱12的前表面沿上下方向延伸的导轨以及与导轨嵌合的滑块。主轴头3固定于Z轴螺母及滑块。进给丝杠在Z轴马达的驱动下进行旋转，主轴头3随着进给丝杠的旋转而升降。X方向移动装置在X轴马达的驱动下左右移动，从而使主轴头3左右移动。Y方向移动装置在Y轴马达的驱动下前后移动，从而使主轴头3前后移动。工件支承装置15用于支承工件，利用安装于主轴头3上的刀具7对工件进行加工。工件支承装置15具有用于紧固工件的工件台16。工件支承装置15使工件能够绕两个轴旋转。在使工件绕与使主轴头3能够沿其移动的轴平行的轴，即绕与X轴、Y轴、Z轴各轴平行的轴旋转时，工件的旋转轴与X轴、Y轴、Z轴相对应地分别称为A轴、B轴、C轴。工件支承装置15在能够绕A轴摆动的摆动体(省略图示)上设有工件台16。工件支承装置15具有A轴马达(省略图示)，通过A轴马达的旋转使摆动体绕A轴摆动。通过摆动体的摆动，使工件绕A轴旋转。固定于摆动体上的C轴马达60与工件台16相连结，用于使工件绕C轴高速旋转。主轴头3在内部支承有主轴34。主轴34与固定在主轴头3的上部的主轴马达31相连结，主轴马达31使主轴34绕上下方向的中心轴线旋转。主轴34的下端部突出到主轴头3的下方，在主轴34的下端部安装并保持有刀具7。刀具7由刀柄200保持。刀柄200具有刀具安装体4、止转板5和刀具保持体6。刀具保持体6保持刀具7且装配于止转板5。止转板5嵌套于刀具安装体4端部的外侧。通过将刀具安装体4嵌合于主轴34的端部，将刀具7安装于主轴34。刀具7与主轴头3—同升降。刀库2中收容有多把刀具7。刀具7包括钻头、丝锥、端铣刀等旋转刀具以及车刀等车削刀具(非旋转刀具)。刀库2具有支承梁21、轨道22、链23、刀库驱动部25和多个把持臂24。支承梁21是将上侧做成斜边而朝前下方倾斜的三角形状的板构件，以悬臂的方式固定于立柱12的左右。支承梁21自其固定于立柱12的左右的部分延伸到主轴头3的左右两侧。支承梁21的上侧端面自前下方朝后上方以与水平面成大致30°的角度倾斜。轨道22为长圆形的环状构件，以环绕立柱12和主轴头3的方式固定设置于支承梁21。链23将多个移动台连结成闭合环状。多个移动台具有与轨道22嵌合的滚轮(省略图示)。滚轮在轨道22的上表面滚动。各移动台装配有把持臂24。把持臂24把持用于保持刀具7的刀柄200。刀库驱动部25能够使链23循环移动。在换刀时，刀库驱动部25使链23循环移动，将把持有期望的刀具7的把持臂24输送到主轴头3的前下方的换刀位置(轨道22的前方下端部)。
[0036]如图2所示，刀具安装体4包括圆环部41、与圆环部41的上侧连接设置且呈锥形状的刀杆(arbor)42、与刀杆42的上端部连接设置的拉钉43、与圆环部41的下侧连接设置且直径小于圆环部41的板嵌合部47 (图5)以及嵌于板嵌合部47的内侧的套管45 (图5)。圆环部41在厚度方向中央部具有保持槽44，在圆环部41的在径向上相对的位置设有两个键槽46。
[0037]刀具7包括刀刃部71和棱柱状的柄部72。柄部72以端部来支承刀刃部71。刀具7为方车刀。
[0038]止转板5由俯视状态下呈矩形状的基板部5a、与基板部5a相连的锥形部5b以及与锥形部5b相连且宽度大于基板部5a的后部5c构成。后部5c的宽度方向两端部具有两个卡合孔51。卡合孔51是朝向止转板5的中心延伸的长孔。卡合孔51与在主轴头3下端部朝下方突出的两个卡合突起(省略图示)卡合而将止转板5卡定于主轴头3。止转板5的基板部5a在大致中央部具有供板嵌合部47嵌合的嵌合孔50。
[0039]如图10、图12所示，嵌合孔50在下部的左右方向两侧具有外径大于嵌合孔50的直径的沉孔部56。沉孔部56具有台阶部56a。
[0040]台阶部56a具有六个螺栓通孔53。如图11所示，六个螺栓通孔53分为左右两组，每组三个，设置在以嵌合孔50的中心为对称中心呈中心对称的位置上。沉孔部56的深度与自台阶部56a垂直延伸至止转板5的下表面长度相等，该长度大于螺栓84头部的长度。基板部5a前端的中央部具有凹部54，在凹部54中具有螺纹孔57。
[0041]在刀具安装体4的圆环部41的端面的靠近外周的部分设有与螺栓通孔53对应的六个螺纹孔48 (图7、图8)。螺栓84的头部卡定于台阶部56a，以将该头部收容于沉孔部56中的状态，将螺栓84的杆部贯穿螺栓通孔53再将其旋入到螺纹孔48中。
[0042]如图11所示，止转板5在嵌合孔50的周向上等间隔地具有四个螺栓通孔52。各螺栓通孔52设于正方形的顶点处。螺栓通孔52为上部直径大于下部直径的两阶构造。螺栓通孔52是将螺栓81的头部收容于台阶部的沉孔。一组销通孔55与处于对角线上的一组螺栓通孔52相邻且设于直线上。
[0043]刀具保持体6呈块状。如图14所示，刀具保持体6的前侧边的两端部被等量地削去(斜面倒角加工)，后侧边则一端部削去得较多，另一端部削去得较少。刀具保持体6的一侧面的上部朝前方突出，且一侧被削成锥形状。与该一侧面相邻的侧面在宽度方向的中央部具有保持孔61。保持孔61自比侧面的上边稍稍靠下侧的部分延伸到底面。刀具7的柄部72嵌合于保持孔61中。与具有保持孔61的侧面相邻且与上述一侧面相对的侧面具有与保持孔61连通的两个螺栓通孔66。
[0044]如图5所示,刀具保持体6上表面的中央部具有由上至下延伸到大致刀具保持体6的三分之二长度的孔63。孔63的下端部与正交于孔63的螺栓通孔67相连通。螺栓通孔67连通至上述一侧面。刀具保持体6的上表面在孔63的外周侧具有自孔63隔有规定间隔且与孔63同心的环状的槽部64。
[0045]如图14所示,刀具保持体6的上表面在孔63的同心圆上等间隔地具有四个螺纹孔62。各螺纹孔62设于正方形的顶点处。刀具保持体6的上表面具有与螺纹孔62相邻且供销68的端部嵌合的四个销嵌合孔65。各销嵌合孔65处于正方形的顶点处。
[0046]如图7所示，销68由圆柱部以及与圆柱部连接设置且直径小于圆柱部的小圆柱部构成，小圆柱部嵌合于销嵌合孔65中。
[0047]在向如上述那样构成的刀具安装体4装配止转板5时，在使两个键槽46沿前后方向排列的状态(参照图2)下，将刀具安装体4的板嵌合部47嵌合于止转板5的嵌合孔50中。此时，将定位构件58嵌于设于止转板5的基板部5a上的凹部54中。定位构件58其上下方向长度大于止转板5的上下方向长度，在中央部分具有螺栓通孔。定位构件58的突出到止转板5的上方的部分嵌于刀具安装体4的键槽46中。然后，操作者通过将螺栓经由螺栓通孔紧固于螺纹孔57中而对止转板5和刀具安装体4之间进行定位。然后，自沉孔部56的开口侧以使六个螺栓84的头部卡定于沉孔部56的台阶部56a的状态将这六个螺栓84的杆部贯穿于螺栓通孔53，并旋入到螺纹孔48中(图7、图8)。
[0048]操作者将O型密封圈69嵌于刀具保持体6的槽部64中。O型密封圈69能够防止在孔63中流动的清洗液泄漏到外部。如上所述，止转板5的销通孔55有一组，刀具保持体6的销嵌合孔65有两组。操作者确定要装配于止转板5的刀具保持体6的朝向，将一组销68嵌合于与止转板5的一组销通孔55相对应的那一组销嵌合孔65中。在图15中，将销68嵌合于左前方的销嵌合孔65和右后方的销嵌合孔65中。然后，操作者将刀具安装体4的套管45的孔与刀具保持体6的孔63对齐，将孔栓82 (图5)嵌到螺栓通孔67中。操作者将螺栓81贯穿于止转板5的各螺栓通孔52中，并旋入到刀具保持体6的螺纹孔62中(图6、图8)。刀具安装体4、止转板5和刀具保持体6实现一体化。操作者将刀具7嵌合于保持孔61中，将螺栓(省略图示)贯穿螺栓通孔66中，并将该螺栓旋入到设于柄部72上的螺纹孔(省略图示)中，从而将刀具7固定于刀具保持体6。在向刀库2收容刀具7时，操作者将把持臂24的顶端把持部24a嵌入到刀具安装体4的保持槽44中。
[0049]在图1中，处于主轴头3的前下方的换刀位置的把持臂24在将由其把持的刀具7安装到主轴34之后，朝前方远离主轴34而呈待机的姿势。把持臂24在上侧端部具有供臂轴插入的臂轴孔(省略图示)。在把持臂24处于主轴头3的前下方的换刀位置时，臂轴的轴线方向与X轴方向平行。随着把持臂24绕臂轴旋转，顶端把持部24a靠近或远离主轴34。凸轮32固定于主轴头3的前侧面。凸轮32朝前方伸出且沿上下方向延伸。把持臂24具有能够与凸轮32抵接的凸轮从动件(省略图示)。
[0050]主轴34的下端部具有朝向下方去内径变大的锥孔，通过将刀杆42嵌合于锥孔而将刀具安装体4安装于主轴34。在主轴34下端部的周缘的在径向上相对的位置突出有两个键，该键嵌合于刀具安装体4侧的键槽46中。
[0051]主轴头3在加工时自原点位置(图1中的状态)下降，在换刀时自原点位置上升。把持臂24随着主轴头3的升降而摆动。在主轴头3上升后，把持臂24的顶端把持部24a借助刀具安装体4自前方把持安装于主轴34上的刀具7。主轴头3在对刀具安装体4的把持结束后进一步上升。把持臂24所把持的刀具安装体4相对地朝下方移动，与刀具7 —同脱离主轴34。然后，刀库2旋转，使保持着接下来要使用的刀具7的把持臂24位于主轴34的下方。然后，主轴头3下降，通过将刀具安装体4嵌合于主轴34的下端部而将刀具7安装于主轴34。通过以上的动作，机床100能够在主轴34和刀库2之间更换刀具7。安装于主轴34上的刀具7与主轴头3 —同下降，对工件台16上的被加工物进行加工。
[0052]本实施方式的刀柄200构成为将保持有刀具7的刀具保持体6安装于止转板5，而不是安装于刀具安装体4。因此，可以使用同一刀具安装体4且能够通过改变由刀具保持体6所保持的刀具7而进行各种加工。例如，能够代替方车刀将圆车刀装配于刀具保持体6而进行加工。由于能够使用通用的刀具安装体4，因此，能减少刀柄200的零件数量，降低刀柄200的零件的管理成本。
[0053]在本实施方式中，由于将螺栓84的头部收容于沉孔56中，因此，螺栓84的头部不会自止转板5的背面突出出来。因此，刀具保持体6能够以与止转板5的背面紧密接合的状态装配于止转板5。与现有的刀柄相比，不需要将刀具安装体4的端部或套管的长度加长与螺栓头部的长度相应的量。
[0054]本实施方式的刀具保持体6的螺纹孔62、销嵌合孔65，以及止转板5的螺栓通孔52、销通孔55分别相对于主轴34的轴心在周向上等间隔地设置，因此，能够使刀具保持体6相对于止转板5旋转而将刀具保持体6装配于止转板5。
[0055]另外，也可以不将销68嵌合于刀具保持体6的销嵌合孔65中，而是将销68嵌合于止转板5而对刀具保持体6进行定位。
【权利要求】
1.一种刀柄，其用于机床(100)，该机床借助刀具安装体(4)将刀具(7)安装于由机床的主轴头(3)所支承的主轴(34)的下端部，该刀具安装体的下端部嵌合于具有嵌合孔(50)的止转板(5)的该嵌合孔中，在将上述止转板以相对于上述主轴头不能旋转的方式卡定于上述主轴头的状态下利用上述刀具对被加工物进行加工，该刀柄(200)的特征在于， 保持上述刀具的刀具保持体￠)以能够自上述止转板卸下的方式安装于上述止转板。
2.根据权利要求1所述的刀柄，其特征在于， 上述止转板具有一个或多个沉孔(56)，该沉孔具有供螺栓(84)的头部卡定的台阶部(56a)以及供上述螺栓的杆部贯穿的螺栓通孔(53)； 将上述螺栓贯穿于上述螺栓通孔中而用该螺栓将上述止转板固定于上述刀具安装体。
3.根据权利要求2所述的刀柄，其特征在于， 上述刀具保持体具有与上述止转板抵接的抵接面，在该抵接面上具有多个螺纹孔(62)； 上述止转板具有与上述螺纹孔相对应的多个第2螺栓通孔(52)； 将各第2螺栓(81)贯穿于各第2螺栓通孔中而用该第2螺栓将上述止转板固定于上述抵接面。
4.根据权利要求3所述的刀柄，其特征在于， 上述刀具保持体的上述抵接面的与上述刀具安装体的下端部抵接的部分具有环状的槽部(64)； 在上述槽部中嵌有O型密封圈(69)。
5.根据权利要求3或4所述的刀柄，其特征在于， 上述止转板及上述刀具保持体分别具有供销(68)贯穿的销通孔(55、65)。
6.根据权利要求5所述的刀柄，其特征在于， 上述刀具保持体的上述螺纹孔相对于上述主轴的轴心在周向上等间隔地设置，上述刀具保持体的上述销通孔相对于上述主轴的轴心在周向上等间隔地设置。
7.根据权利要求1?4中任一项所述的刀柄，其特征在于， 上述刀具保持体具有供上述刀具嵌入而对上述刀具进行保持的保持孔(61)。
【文档编号】B23Q3/12GK204108647SQ201420417591
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】蟹江祥司 申请人:兄弟工业株式会社